SE453339B - METHOD OF PREPARING A PIEZOEL ELECTRICAL DEVICE AND A PIEZOELECTRIC DEVICE MADE BY THE METHOD - Google Patents

METHOD OF PREPARING A PIEZOEL ELECTRICAL DEVICE AND A PIEZOELECTRIC DEVICE MADE BY THE METHOD

Info

Publication number
SE453339B
SE453339B SE8206951A SE8206951A SE453339B SE 453339 B SE453339 B SE 453339B SE 8206951 A SE8206951 A SE 8206951A SE 8206951 A SE8206951 A SE 8206951A SE 453339 B SE453339 B SE 453339B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
plates
stack
sleeve
ceramic
metal
Prior art date
Application number
SE8206951A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8206951L (en
SE8206951D0 (en
Inventor
J W Waanders
Heek H F Van
R A Colson
D J Perduijn
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Publication of SE8206951D0 publication Critical patent/SE8206951D0/en
Publication of SE8206951L publication Critical patent/SE8206951L/en
Publication of SE453339B publication Critical patent/SE453339B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/05Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/057Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by stacking bulk piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure with non-rectangular cross-section orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal, circular
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/886Mechanical prestressing means, e.g. springs

Description

453 339 2 framställning av en anordning av angivet slag som erbjuder en konstruktionsfonm vilken är billigare och bättre än den för den förut kända anordningen. 453 339 2 manufacture of a device of the type indicated which offers a construction form which is cheaper and better than that of the prior art device.

Enligt uppfinningen tillhandahålls en metod för framställning av en piezo- elektrisk anordning i vilken ett flertal plana plattor av polariserbart piezo- keramiskt material staplas med en mellanliggande metallplatta mellan varje par av plattor, varefter stapeln förses med en ändplatta vid båda ändar, varvid de två ändplattorna förbinds mekaniskt medelst ett eller flera förspänningselement anordnade att pressa ändplattorna mot varandra så att stapeln av plattor för- spänns, och varvid metallplattorna ansluts växelsvis till den ena respektive den andra av två anslutningselektroder, kännetecknad av att de keramiska plat- torna staplas i ett opolariserat tillstånd och metallplattorna bringas i direkt kontakt med det keramiska materialet, varefter ett förspänningselement an- bringas så att det utövar en relativt stor förspänning på stapeln och uppvisar en förhållandevis flack fjäderkaraktäristik, varefter de keramiska plattorna polariseras genon att den nödvändiga spänning anbringas på elektroderna, om nödvändigt i kombination med att värme tillförs anordningen. Med en förhållan- devis flack fjäderkaraktäristik avses häri en fjäderlik återställande kraft som kring 20% över arbetsom- inte varierar påtagligt, dvs exempelvjs inte mer än om rådet för den piezoelektriska stapelns utsträckning.According to the invention there is provided a method of manufacturing a piezoelectric device in which a plurality of planar plates of polarizable piezo-ceramic material are stacked with an intermediate metal plate between each pair of plates, after which the stack is provided with an end plate at both ends, the two end plates mechanically connected by means of one or more biasing elements arranged to press the end plates against each other so that the stack of plates is biased, and the metal plates being connected alternately to one or the other by two connection electrodes, characterized in that the ceramic plates are stacked in an unpolarized state and the metal plates are brought into direct contact with the ceramic material, after which a biasing element is applied so that it exerts a relatively large bias voltage on the stack and has a relatively flat spring characteristic, after which the ceramic plates are polarized by applying the necessary voltage to electricity. if necessary in combination with heat supply to the device. By a relatively flat spring characteristic is meant here a spring-like restoring force which around 20% over the working range does not vary significantly, ie no example is given more than the advice for the extent of the piezoelectric stack.

Som resultat av användandet av ett förspänningsel vis flack fääderkaraktâristik över det piezoelektriska arbetsområdet kan en förhållandevis stor förspänning anbringas. Med en förhållandevis stor förspän- ning avses häri en sådan som är tillräckligt kraftig för att övervinna varje fritt spel i stapeln, vilket fria spel således kan minskas och elimineras mycket effektivt. Det är även möjligt att använda plattor som inte är försedda med elektroder och att polarisera plattorna efter sammansättning. Med den för- hållandevis stora förspänningen förstås därför vidare häri en sådan förspänning som även är tillräckligt kraftigt för att motverka förändringar i plattornas arisation och, om någon sådan förändring uppträder, pressa de mot de keramiska plattorna att tillräck- ement med en förhållande- form under pol mellanliggande metallplattorna så fast lig kontakt alltid kan säkerställas mellan metallplattorna och de keramiska plattorna utan att de keramiska plattornas ytor behöver metalliseras.As a result of the use of a bias voltage similar to flat spring characteristics across the piezoelectric working range, a relatively large bias voltage can be applied. By a relatively large preload is meant herein one which is strong enough to overcome every free play in the stack, which free play can thus be reduced and eliminated very effectively. It is also possible to use plates which are not provided with electrodes and to polarize the plates according to assembly. The relatively large preload is therefore further understood herein as such a preload which is also strong enough to counteract changes in the arising of the plates and, if any such change occurs, they press against the ceramic plates to suffice with a ratio under pol intermediate metal plates so firm contact can always be ensured between the metal plates and the ceramic plates without the need to metallize the surfaces of the ceramic plates.

När exempelvis de material som beskrivs i holländska patentansökan 7903964 och i den ekvivalenta europeiska patentansökan SN 0019337 används till keramis- ka plattor, kan polariseringen utföras vid rumstemperatur. När andra material temperaturen hos anordningen till ett -ø används, kan det vara nödvändigt att öka något högre värde under polariseringen. 3 453 339 Uppfinningen avser även en anordning framställd medelst metoden och även en förbättrad anordning som innefattar ett flertal staplade, plana plattor av polariserbart piezo-keramiskt material som är anordnade mellan två ändplattor vilka är mekaniskt förbundna medelst ett eller flera förspänningselement så att stapeln av plattor är utsatt för en förspänning, en tunn metallplatta anordnad mellan varje par av angränsande plattor, varvid metallplattorna är anslutna växelsvis till den ena respektive den andra av två anslutningselektroder. En sådan anordning enligt uppfinningen är kännetecknad av att varje metallplatta är i direkt kontakt med det keramiska materialet hos de tillhörande plana plattorna, varvid förspänningselementet utövar en förhållandevis stor förspän- ning och har en förhållandevis flack fjäderkaraktäristik.When, for example, the materials described in Dutch patent application 7903964 and in the equivalent European patent application SN 0019337 are used for ceramic tiles, the polarization can be carried out at room temperature. When other materials the temperature of the device to a -ø is used, it may be necessary to increase a slightly higher value during the polarization. The invention also relates to a device manufactured by the method and also to an improved device comprising a plurality of stacked, flat plates of polarizable piezoceramic material arranged between two end plates which are mechanically connected by means of one or more biasing elements so that the stack of plates is subjected to a bias voltage, a thin metal plate arranged between each pair of adjacent plates, the metal plates being connected alternately to one and the other by two connecting electrodes. Such a device according to the invention is characterized in that each metal plate is in direct contact with the ceramic material of the associated flat plates, the prestressing element exerting a relatively large prestress and having a relatively flat spring characteristic.

' Ett annat utförande av anordningen enligt uppfinningen är kännetecknat av att förspänningselementet är bildat av en cylindrisk hylsa som, i vart och ett av de första uppsättningen av på avstånd från varandra liggande plan som sträcker sig vinkelrätt mot hylsans centrumaxel, är försett med två utskurna områden vilka är belägna på var sin sida om bryggområden som ligger i ett första diametriskt axialplan och som även på liknande sätt i vart och ett av en andra uppsättning av på avstånd från yarandra belägna plan som sträcker sig vinkelrätt mot centrumaxeln för hylsan och belägna växelvis mellan intilliggan- de plan som bildar första nämnda uppsättning, är försett med två utskurna områ- den som är belägna på var sin sida om bryggområdena som ligger i ett andra dia- metriskt axialplan, varvid de två diametriskt axiella planen är lutar i för- hållande till varandra.Another embodiment of the device according to the invention is characterized in that the biasing element is formed by a cylindrical sleeve which, in each of the first sets of spaced apart planes extending perpendicular to the center axis of the sleeve, is provided with two cut-out areas. which are located on either side of bridge areas located in a first diametrical axial plane and which also similarly in each of a second set of planes spaced apart from each other extending perpendicular to the center axis of the sleeve and located alternately between adjacent ones the planes forming the first set are provided with two cut-out areas located on either side of the bridge areas lying in a second diametrical axial plane, the two diametrically axial planes being inclined relative to each other .

En cylindrisk förspänningshylsa tillhandahålls således som kan vara mycket ojämn i den radiella riktningen, vilken är i stånd att alstra den nödvändiga förspänningen i den axeiella riktningen, och vilken har en förhållandevis flack fjäderkaraktäristik som definerats ovan. Detta innebär att stapeln av plattor kan utsättas för en väsentlig förspänning, så att fritt spel minskas eller väsentligen elimineras, under det att en piezoelektrisk ökning i längd inte kommer att motarbetas av en otillåtet stor ökning i fjäderkraft.Thus, a cylindrical biasing sleeve is provided which can be very uneven in the radial direction, which is capable of generating the necessary bias in the axial direction, and which has a relatively flat spring characteristic as defined above. This means that the stack of plates can be subjected to a substantial bias, so that free play is reduced or substantially eliminated, while a piezoelectric increase in length will not be counteracted by an impermissibly large increase in spring force.

Bland annat på grund av det faktum att förspänningen måste förbli begrän- sad i de kända konstruktionsformerna, försågs ändytorna för var och en av de keramiska plattorna som använts i dessa konstruktioner med ett tunt metallager, exempelvis ett tunt lager av silver, exempelvis genom ångavsättning, så att tillräcklig kontakt med elektroderna är åstadkommen även för små förspänningar.Due in part to the fact that the prestress must remain limited in the known construction forms, the end surfaces of each of the ceramic plates used in these constructions were provided with a thin metal layer, for example a thin layer of silver, for example by steam deposition, so that sufficient contact with the electrodes is achieved even for small bias voltages.

Elektroderna bildas då av två metallfolier som växelvis lindas mellan de keramiska plattorna. Metalliseringen av ändytorna för var och en av de kera- 455 339 miska plattorna är en mödosam och dänned dyr operation och har även den nack- delen att en fortsatt diffusion av metall i det keramiska materialet ofta orsakar kortslutningar mellan de två ändytorna.The electrodes are then formed by two metal foils which are alternately wound between the ceramic plates. The metallization of the end faces of each of the ceramic plates is a laborious and expensive operation and also has the disadvantage that a continued diffusion of metal in the ceramic material often causes short circuits between the two end faces.

Dessa nackdelar minskas eller övervinns i en anordningen enligt uppfin- ningen genom att varje metallfolie står i direktkontakt med plattornas keramis- ka material. Detta är möjligt eftersom en större förspänning är tillåten som pressar metallfolierna så fast mot den keramiska plattan att god kontakt därmed uppnås mellan elektroderna och de keramiska plattorna även utan närvaro av ett anbringat metallager.These disadvantages are reduced or overcome in a device according to the invention in that each metal foil is in direct contact with the ceramic material of the plates. This is possible because a larger bias is allowed which presses the metal foils so firmly against the ceramic plate that good contact therewith is achieved between the electrodes and the ceramic plates even without the presence of an applied metal layer.

En ytterligare fördel med denna anordning är att de keramiska plattorna kan sättas ihop i anordningen i opolariserat tillstånd, varigenom den vanliga polariseringen av plattorna i förväg inte längre är nödvändig. Skulle av någon' orsak polariseringen försvinna under drift, kan den lätt äterställas utan isär- plockning genom att tillföra den önskade spänningen på elektroderna som är förenade med densamma, om nödvändigt genom att höja temperaturen för anord- ningen till det nödvändiga värdet.A further advantage of this device is that the ceramic plates can be assembled in the device in an unpolarized state, whereby the usual polarization of the plates in advance is no longer necessary. Should for any reason the polarization disappear during operation, it can be easily reset without disassembly by applying the desired voltage to the electrodes connected thereto, if necessary by raising the temperature of the device to the required value.

Ett utföringsexempel av uppfinningen kommer nu att beskrivas med exempel med hänvisning till de bifogade ritnipgarna, där fig_l visar ett schematiskt snitt genom en piezoelektrisk anordning enligt uppfinningen, fig 2 och 3 visar perspektivvyer av den cylindriska förspänningshylsan respektive stapeln av piezoelektriskta plattor för den i fig 1 visade anordningen och_fig_§ visar ett ytterligare utföringsexempel pä en piezoelektriskt anordning.An embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing nips, in which Fig. 1 shows a schematic section through a piezoelectric device according to the invention, Figs. 2 and 3 show perspective views of the cylindrical biasing sleeve and stack of piezoelectric plates, respectively. shown device and_fig_§ show a further exemplary embodiment of a piezoelectric device.

Hänvisningsbeteckningen 1 i ritningen betecknar ett antal staplade piezo- keramiska plattor.Reference numeral 1 in the drawing denotes a number of stacked piezo-ceramic plates.

Metallfolier 2 och 3 som korsar varandra med en vinkel på 900 är införda mellan intilliggande keramiska plattor 1 på ett växelvis sätt så att ena änd- ytan av varje platta kontaktar den ena folien, medan den andra ändytan kontak- tar den andra folien. Metallfolierna kontaktar spänningsledarna 14 och 15, vilka är förda ut genom en gängad ändplugg 5.Metal foils 2 and 3 which cross each other at an angle of 900 are inserted between adjacent ceramic plates 1 in an alternating manner so that one end surface of each plate contacts one foil, while the other end surface contacts the other foil. The metal foils contact the voltage conductors 14 and 15, which are led out through a threaded end plug 5.

Stapeln med plattor 1 är anordnad mellan två gängade ändpluggar 4 och 5 som fungerar som ändplattor.The stack with plates 1 is arranged between two threaded end plugs 4 and 5 which function as end plates.

De gängade ändpluggarna 4 och 5 är skruvade in i en cylindriskt förspän- ningshylsa 6.The threaded end plugs 4 and 5 are screwed into a cylindrical biasing sleeve 6.

För att ge hylsan 6 en fjäderkaraktäristik (dvs förhållandet mellan fjäderkraft och utsträckning) som är förhållandevis flack inom det piezo- elektriska operationsomrâdet för den önskade förspänningen är hylsan försedd med en första uppsättning av utskurna områden 7 med lika orientering runt s 453 339 hylsan; 6 axel, vilka är belägna i åtskilda plan som sträcker sig vinkelrätt mot hylsans centrumaxel och som skär hylsan från båda sidor så att två brygg- delar 8 kvarstår. Alla bryggdelar 8 är belägna i ett första diametriskt axial- plan.To give the sleeve 6 a spring characteristic (ie the ratio between spring force and extent) which is relatively flat within the piezoelectric operating range for the desired bias, the sleeve is provided with a first set of cut-out areas 7 with equal orientation around the sleeve; 6 shaft, which are located in separate planes which extend perpendicular to the center axis of the sleeve and which cut the sleeve from both sides so that two bridge parts 8 remain. All bridge parts 8 are located in a first diametrical axial plane.

Hylsan 6 är även försedd med en andra uppsättning utskurna områden 10 med inbördes lika orientering runt hylsans 6 axel, vilken är skild från de utskurna områdena 7, och vilka områden 10 även skär hylsan från båda sidor så att två bryggdelar 11 återstår som är belägna i ett andra diametriskt axialplan som sträcker sig väsentligen i rät vinkel mot planet i vilket bryggdelarna 8 är belägna.The sleeve 6 is also provided with a second set of cut-out areas 10 with mutually equal orientation around the axis of the sleeve 6, which is separate from the cut-out areas 7, and which areas 10 also cut the sleeve from both sides so that two bridge parts 11 remain which are located in a second diametrical axial plane extending substantially at right angles to the plane in which the bridge members 8 are located.

Således tillhandahålls en förspänningshylsa som är mycket fast i radíell riktning och som erbjuder tillräckligt skydd för stapeln av keramiska plattor.Thus, a biasing sleeve is provided which is very solid in the radial direction and which offers sufficient protection for the stack of ceramic plates.

Hylsan kan utöva en förhållandevis stor förspänning i den axiella riktningen, varvid fjäderkaraktäristiken ändå är jämförelsevis flack över det piezo- elektriska operationsområdet för anordningen, vilket innebär att en varierbar utsträckning endast följs av en förhållandevis liten ökning i den anbringade kraften.The sleeve can exert a relatively large bias in the axial direction, the spring characteristic nevertheless being comparatively flat over the piezoelectric operating area of the device, which means that a variable extent is only followed by a relatively small increase in the applied force.

Eftersom en stor förspänning således kan anbringas, kan elektroderna 2 och 3 kontakta de keramiska plattorna direkt utan att någon föregående metallytav- sättning behöver göras därpå. Den förhållandevis stora förspänningen kommer att pressa elektroderna till kontakt med plattornas keramiska material till att i effekt motsvara det för metallbelagda elektroder. Efter sammansättning kan de keramiska plattorna polariseras genom att anbringa den nödvändiga spänningen på elektroderna 14 och 15.Since a large bias voltage can thus be applied, the electrodes 2 and 3 can contact the ceramic plates directly without any previous metal surface deposition having to be made thereon. The relatively large bias voltage will force the electrodes into contact with the ceramic material of the plates to effectively correspond to that of metal-coated electrodes. After assembly, the ceramic plates can be polarized by applying the necessary voltage to the electrodes 14 and 15.

I ett praktiskt utförande bestod den keramiska stapeln av 100 plattor, vilka var och en hade en ytterdiameter på 10 mm och en tjocklek på 0.5 mm.In a practical embodiment, the ceramic stack consisted of 100 plates, each of which had an outer diameter of 10 mm and a thickness of 0.5 mm.

Elektroderna var gjorda av kopparfolie med en tjocklek på 20 /um och en bredd på 7 mm. Förspänningshylsan hade en ytterdiameter på 20 mm och en väggtjocklek på 2 mm.The electrodes were made of copper foil with a thickness of 20 .mu.m and a width of 7 mm. The biasing sleeve had an outer diameter of 20 mm and a wall thickness of 2 mm.

Styvheten för hylsan uppgick till approximativt 2.10 spänning på 1000 N utövades på stapeln av hylsan.The stiffness of the sleeve amounted to approximately 2.10 tension of 1000 N was applied to the stack of the sleeve.

Till svar på en spänningsskillnad på 800 V över elektroderna alstrade denna anordning en längdvariation på 50 /um på väsentligen 100 /us.In response to a voltage difference of 800 V across the electrodes, this device generated a length variation of 50 .mu.m of substantially 100 .mu.m.

Fördelarna med en anordning enligt uppfinningen kan summeras enligt följande: en hög verkningsgrad, fast solid spelfri konstruktion väsentligen utan fritt spel som ett resultat av förhållandevis stor mekanisk förspänning utan otillåtet motstånd från en ökande fjäderkraft under normal operation, 6 Nm'1 och en för- -fiv fw» .~f_-. 455 339 6 billig konstruktionsfonm som är resultatet av användning av enkla komponenter och särskilt av användningen av keramiska plattor som inte har behövt förbe- handlas (dvs inte har polariserats eller har belagts med ett metallager) och en låg elektrisk kapacitans, varigenom effektförbrukningen är låg för anordningen.The advantages of a device according to the invention can be summed up as follows: a high efficiency, solid solid game-free construction substantially without free play as a result of relatively large mechanical preload without impermissible resistance from an increasing spring force during normal operation, 6 Nm'1 and a pre-play. -fi v fw ». ~ f_-. 455 339 6 cheap construction form which is the result of the use of simple components and in particular of the use of ceramic plates which have not had to be pre-treated (ie have not been polarized or have been coated with a metal bearing) and a low electrical capacitance, whereby the power consumption is low for the device.

Det keramiska plattorna i anordningen enligt uppfinningen behöver inte polariseras i förväg; polarisering kan utföras i det hopsatta tillståndet genom att höja temperaturen för hela anordningen till det nödvändiga värdet och följt av anbringande av den nödvändiga spänningen på elektroderna.The ceramic plates in the device according to the invention do not need to be polarized in advance; polarization can be performed in the assembled state by raising the temperature of the whole device to the required value and followed by applying the necessary voltage to the electrodes.

Fig 4 visar hur stapeln med piezo-keramiska plattor 1 är omgiven av en cylindriska hylsa 16. Stapeln 1 är innesluten av en gängad ändplugg 17 och en ändplatta 18 som är försedd med ett element 19 som är styrt genom ändytan 20 på riyisan 16.Fig. 4 shows how the stack of piezoceramic plates 1 is surrounded by a cylindrical sleeve 16. The stack 1 is enclosed by a threaded end plug 17 and an end plate 18 which is provided with an element 19 which is guided through the end surface 20 of the tube 16.

Mellan ändytan 20 och ändplattan 18 ligger en skivfjäder 21.Between the end surface 20 and the end plate 18 is a disc spring 21.

I detta utförande kan tryck anbringas på stapeln 1 genom att skruva änd- pluggen 17 in i den cylindriska hylsan.In this embodiment, pressure can be applied to the stack 1 by screwing the end plug 17 into the cylindrical sleeve.

Claims (4)

1 453 339 Patentkrav1,453,339 Patent claims 1. Metod för framställning av en piezoelektrisk anordning i vilken ett fler- tal plana plattor av polariserbart piezo-keramiskt material staplas med en mellanliggande metallplatta mellan varje par av plattor, varefter stapeln vid båda ändar förses med en ändplatta, varvid de två ändplattorna förbinds meka- niskt medelst ett eller flera förspänningselement anordnade att pressa änd- plattorna mot varandra så att stapeln av plattor förspänns, och varvid metall- plattorna ansluts växelvis till den ena respektive den andra av två anslut- ningselektroder, k ä n n e t e c k n a d av att de keramiska plattorna staplas i ett opolariserat tillstånd och metallplattorna bringas i direkt kontakt med det keramiska materialet, varefter ett förspänningselement anbringas så att det utövar en jämförelsevis stor förspänning på stapeln och uppvisar en förhållan- devis flack fjäderkaraktäristik, varefter de keramiska plattorna polariseras genom att anbringa den nödvändiga spänningen på elektroderna, om nödvändigt i kombination med tillförande av värme till anordningen.A method of manufacturing a piezoelectric device in which a plurality of planar plates of polarizable piezoceramic material are stacked with an intermediate metal plate between each pair of plates, after which the stack is provided at both ends with an end plate, the two end plates being connected mechanically by means of one or more biasing elements arranged to press the end plates against each other so that the stack of plates is biased, and the metal plates being connected alternately to one or the other by two connection electrodes, characterized in that the ceramic plates are stacked in an unpolarized state and the metal plates are brought into direct contact with the ceramic material, after which a biasing element is applied so that it exerts a comparatively large bias voltage on the stack and has a relatively flat spring characteristic, after which the ceramic plates are polarized by applying the necessary tension to the electrodes, if necessary necessary in combination with the supply of heat to the device. 2. Piezoelektrisk anordning innefattande ett flertal staplade plana plattor av polariserbart piezo-keramiskt material som är anordnade mellan två änd- plattor vilka är mekansikt förbundna medelst en eller flera förspänningselement så att stapeln av plattor är utsatt för en förspänning, en tunn metallplatta som är anordnad mellan varje par av intilligande plattor, varvid metallplattor- na växelvis är anslutna till en tillhörande av två spänningsledare, k ä n n e- t e c k n a d av att varje metallplatta är i direkt kontakt med det keramiska materialet hos de tillhörande plana plattorna, varvid förspänningselementet utövar en förhållandevis stor förspänning och har en förhållandevis flack fjäderkaraktäristik.A piezoelectric device comprising a plurality of stacked flat plates of polarizable piezoceramic material arranged between two end plates which are mechanically connected by means of one or more biasing elements so that the stack of plates is subjected to a bias, a thin metal plate arranged between each pair of adjacent plates, the metal plates being alternately connected to an associated one of two voltage conductors, characterized in that each metal plate is in direct contact with the ceramic material of the associated flat plates, the biasing element exerting a relatively high preload and has a relatively flat spring characteristic. 3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att förspän- ningselementet utgörs av en cylindrisk hylsa som, i var och en av en första uppsättning av på avstånd belägna plan som sträcker sig vinkelrätt i förhållan- de till hylsans centrumaxel, är försedd med två utskurna områden som är belägna på var sin sida om bryggområden som ligger i ett första diametriskt axialplan och som även på lika sätt, i var och en av en andra uppsättning av på avstånd från varandra belägna plan som sträcker sig vinkelrätt i förhållande till cent- rumaxeln för hylsan och växelvis belägna mellan intilliggande plan som bildar 453 539 8 den första uppsättningen, är försedd med tvâ utskurna områden som är belägna på var sin sida om bryggområdena som ligger i ett andra diametriskt axialplan, varvid de två nämnda diametriska axialplanen lutar i förhållande till varandra.Device according to claim 2, characterized in that the prestressing element consists of a cylindrical sleeve which, in each of a first set of spaced planes extending perpendicularly relative to the center axis of the sleeve, is provided with two cut-out areas located on either side of bridge areas located in a first diametrical axial plane and which also equally, in each of a second set of spaced apart planes extending perpendicular to the cent. the space axis of the sleeve and alternately located between adjacent planes forming the first set, is provided with two cut-out areas located on each side of the bridge areas lying in a second diametrical axial plane, the two mentioned diametrical axial planes inclined relative to to eachother. 4. Piezoelektrísk anordning enligt patentkravet 2, i vilken stapeln av piezo- elektriska plattor är anordnade i en cylindrisk hylsa, k ä n n e t e c k n a d av att förspänningselementet utgörs av en skivfjäder.Piezoelectric device according to claim 2, in which the stack of piezoelectric plates is arranged in a cylindrical sleeve, characterized in that the biasing element consists of a disc spring.
SE8206951A 1981-12-08 1982-12-06 METHOD OF PREPARING A PIEZOEL ELECTRICAL DEVICE AND A PIEZOELECTRIC DEVICE MADE BY THE METHOD SE453339B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8105502A NL8105502A (en) 1981-12-08 1981-12-08 METHOD FOR MANUFACTURING A PIEZO ELECTRICAL DEVICE AND A DEVICE MANUFACTURED BY THIS METHOD

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8206951D0 SE8206951D0 (en) 1982-12-06
SE8206951L SE8206951L (en) 1983-06-09
SE453339B true SE453339B (en) 1988-01-25

Family

ID=19838501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8206951A SE453339B (en) 1981-12-08 1982-12-06 METHOD OF PREPARING A PIEZOEL ELECTRICAL DEVICE AND A PIEZOELECTRIC DEVICE MADE BY THE METHOD

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4460842A (en)
JP (1) JPS58106881A (en)
DE (1) DE3244526A1 (en)
FR (1) FR2517889A1 (en)
GB (1) GB2113460B (en)
IT (1) IT1154623B (en)
NL (1) NL8105502A (en)
SE (1) SE453339B (en)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3373594D1 (en) * 1982-12-22 1987-10-15 Nec Corp Method of producing electrostrictive effect element
JPS6059981A (en) * 1983-09-09 1985-04-06 Asahi Okuma Ind Co Ltd Drive device
JPH0436137Y2 (en) * 1985-05-09 1992-08-26
US4752712A (en) * 1985-06-10 1988-06-21 Nippon Soken, Inc. Piezoelectric laminate stack
US4769570A (en) * 1986-04-07 1988-09-06 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Piezo-electric device
JPS6354257A (en) * 1986-08-25 1988-03-08 Nec Corp Piezoelectric actuator
US4725753A (en) * 1986-10-06 1988-02-16 Baker Manufacturing Company Piezoelectric transducer
JPS63207185A (en) * 1987-02-23 1988-08-26 Toyota Motor Corp Piezoelectric actuator
US4816713A (en) * 1987-10-09 1989-03-28 Change Jr Nicholas D Piezoelectric sensor with FET amplified output
US4929859A (en) * 1987-12-25 1990-05-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piezoelectric actuator having parallel arrangement of a single piezoelectric element and a pair of displacement magnification arms
JPH0794812B2 (en) * 1987-12-29 1995-10-11 トヨタ自動車株式会社 Actuator for injector
US4958101A (en) * 1988-08-29 1990-09-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piezoelectric actuator
JP2785278B2 (en) * 1988-09-21 1998-08-13 トヨタ自動車株式会社 Piezo actuator
US5004945A (en) * 1988-09-26 1991-04-02 Nippondenso Co., Ltd. Piezoelectric type actuator
US5113108A (en) * 1988-11-04 1992-05-12 Nec Corporation Hermetically sealed electrostrictive actuator
JPH02163983A (en) * 1988-12-16 1990-06-25 Toyota Motor Corp Polarization treatment of laminated body for laminated ceramic piezoelectric element use
US4884003A (en) * 1988-12-28 1989-11-28 Wyko Corporation Compact micromotion translator
DE3922504A1 (en) * 1989-07-08 1990-06-21 Daimler Benz Ag Axial piezoelectric actuator spring-biased by metallic bellows - incorporates stack of piezoelectric discs within welded bellows which forms whole or part of sealed housing
JPH0355890A (en) * 1989-07-25 1991-03-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd Piezoelectric driver and case for containing the driver
JPH0749819Y2 (en) * 1989-12-15 1995-11-13 トヨタ自動車株式会社 Multilayer piezoelectric actuator
US5055734A (en) * 1990-09-28 1991-10-08 Caterpillar Inc. Single-piece multiple electrode conductor
JPH04264784A (en) * 1991-02-20 1992-09-21 Nec Corp Electrostrictive effect element and manufacture thereof
US5155409A (en) * 1991-07-11 1992-10-13 Caterpillar Inc. Integral conductor for a piezoelectric actuator
US5168189A (en) * 1991-09-18 1992-12-01 Caterpillar Inc. Solderless connector for a solid state motor stack
US5459371A (en) * 1993-03-12 1995-10-17 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Multilayer piezoelectric element
US5359252A (en) * 1993-03-30 1994-10-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Lead magnesium niobate actuator for micropositioning
US5455477A (en) * 1993-09-13 1995-10-03 Nec Corporation Encased piezoelectric actuator
JP3541404B2 (en) * 1993-10-01 2004-07-14 アイシン精機株式会社 Check mechanism of vehicle sunroof device
FR2720192B1 (en) * 1994-05-17 1996-07-05 France Etat Armement Electrodes for piezoelectric device.
AU7002796A (en) * 1996-05-29 1998-01-05 Boris Nikolaevich Bogolyubov Electro-acoustic converter
DE19650900A1 (en) * 1996-12-07 1998-06-10 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric actuator
JP2001512911A (en) 1997-08-05 2001-08-28 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Pre-compressed piezoelectric actuator
DE19756182C2 (en) * 1997-12-17 1999-10-14 Siemens Ag Monolithic piezoceramic component and method for its production
AU5313199A (en) * 1998-06-25 2000-01-10 Lci/Smartpen, N.V. Systems and methods for measuring forces using piezoelectric transducers
DE60142818D1 (en) * 2000-05-31 2010-09-30 Denso Corp Piezoelectric component for an injection device
DE10149746C1 (en) * 2001-10-09 2003-05-28 Siemens Ag Process for producing a tube spring and actuator unit with such a tube spring
EP1470595B1 (en) 2002-02-01 2005-10-26 Siemens Aktiengesellschaft Method for pretreating a piezoelectric ceramic and method for adjusting an injection valve
US7045932B2 (en) * 2003-03-04 2006-05-16 Exfo Burleigh Prod Group Inc Electromechanical translation apparatus
DE10350062A1 (en) * 2003-10-27 2005-05-25 Robert Bosch Gmbh Actuator module and method for its production
DE10358200B4 (en) * 2003-12-12 2010-06-24 Eurocopter Deutschland Gmbh Rod-shaped, heavy duty, active connecting element and rotary wing aircraft with such a connecting element
DE102004011697A1 (en) * 2004-03-10 2005-11-24 Siemens Ag Method for arranging a contact pin for a piezoelectric element and sleeve and actuator unit
US8460221B2 (en) * 2009-08-20 2013-06-11 Krypton Systems LLC Ultra-sonic and vibratory treatment devices and methods
CN106062350A (en) * 2014-02-07 2016-10-26 艾克莫特公司 Preloaded spring for use with a piezoelectric fuel injector
CN107635675B (en) 2015-05-22 2023-06-13 诺信公司 Piezoelectric jetting system and method with amplification mechanism
US9627602B1 (en) 2016-06-21 2017-04-18 Guzik Technical Enterprises Driving circuit for a piezoelectric actuator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3075099A (en) * 1959-06-03 1963-01-22 Endevco Corp Accelerometer
AT215704B (en) * 1959-10-02 1961-06-26 Hans Dipl Ing Dr Techn List Piezoelectric pressure transmitter
US3145311A (en) * 1961-03-02 1964-08-18 Singer Inc H R B Vibration pick-up device
US3364368A (en) * 1963-04-05 1968-01-16 Messrs Kistler Instr A G Piezo-electric transducer
US3378704A (en) * 1966-01-05 1968-04-16 Bourns Inc Piezoelectric multilayer device
AT286000B (en) * 1966-11-16 1970-11-25 Vibro Meter Ag Piezoelectric transducer, especially for measuring acceleration
MX143980A (en) * 1974-10-03 1981-08-17 Physics Int Co IMPROVEMENTS TO APPARATUS THAT USES A PLURALITY OF PIEZOELECTRIC DISCS
DE2603639A1 (en) * 1976-01-30 1977-08-04 Siemens Ag Piezoelectric ferroelectric transducer prodn. - first connects ferroelectric disc to plate shaped support and uses subsequent polarisation
MX145379A (en) * 1976-09-24 1982-01-29 Pennwalt Corp IMPROVED METHOD FOR POLARIZING A STACK OF MULTIPLE LAYERS OF PIEZOELECTRIC ELEMENT FORMING FILMS
JPS60362Y2 (en) * 1980-06-06 1985-01-08 近畿イシコ株式会社 Pulling device for sheet piles, etc.

Also Published As

Publication number Publication date
DE3244526A1 (en) 1983-07-21
JPS58106881A (en) 1983-06-25
IT8224595A0 (en) 1982-12-03
SE8206951L (en) 1983-06-09
IT8224595A1 (en) 1984-06-03
IT1154623B (en) 1987-01-21
FR2517889A1 (en) 1983-06-10
NL8105502A (en) 1983-07-01
GB2113460A (en) 1983-08-03
SE8206951D0 (en) 1982-12-06
FR2517889B1 (en) 1985-04-05
GB2113460B (en) 1985-11-06
US4460842A (en) 1984-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE453339B (en) METHOD OF PREPARING A PIEZOEL ELECTRICAL DEVICE AND A PIEZOELECTRIC DEVICE MADE BY THE METHOD
US4752712A (en) Piezoelectric laminate stack
US4780639A (en) Electrostriction effect element
US4495434A (en) Pressure-sensitive transducer using piezo ceramic material
US6046526A (en) Production method of laminated piezoelectric device and polarization method thereof and vibration wave driven motor
US4499566A (en) Electro-ceramic stack
JPH04333295A (en) Electrostrictive effect element and manufacture thereof
US7042143B2 (en) Piezoceramic multilayer actuator with a transition region between the active region and the inactive head and foot regions
US6559574B2 (en) Stacked electro-mechanical energy conversion element and vibration wave driving device using the same
JPH04253382A (en) Electrostrictive effect element
US5155409A (en) Integral conductor for a piezoelectric actuator
KR102057914B1 (en) Multilayer ceramic capacitor
WO2018223853A1 (en) Piezoelectric ceramic stacked structure and piezoelectric sensor
WO1992006511A1 (en) Piezoelectric solid state motor stack
EP0402434A1 (en) Capacitor cooling arrangement
JPS604279A (en) Laminated type piezoelectric body
DE102019111384B3 (en) Piezoelectric transmitting and / or receiving device and vibration limit level sensor with such
JPH11135851A (en) Laminated piezo electric actuator
JPH0897479A (en) Multilayer piezoelectric actuator
JPH0477472B2 (en)
JPH02206185A (en) Piezoelectric actuator
JP3021972B2 (en) Multilayer piezoelectric element
JP4247177B2 (en) Multilayer piezoelectric element
JPH0372684A (en) Lamination type piezoelectric element
JPH02303001A (en) Thick film element

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8206951-9

Effective date: 19910704

Format of ref document f/p: F